华东理工大学马骧课题组：具有室温磷光和圆偏振发光的手性螺旋超分子聚合物

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纯有机室温磷光因其独特的性质，如长寿命、大斯托克斯位移、灵敏的响应性和无金属毒性等，在有机发光二极管、生物传感和生物成像等诸多领域有广泛应用。目前报道的纯有机室温磷光大多是无定形粉末态或者晶态体系，对于液态体系发射有机磷光的报道仍非常有限，从而限制了其在生物医学等领域的应用。

最近，华东理工大学马骧教授团队在组装诱导室温磷光领域取得新进展。他们通过设计以手性环己二胺为分子中心，两末端都修饰以磷光团的线性客体分子，与经典大环主体分子葫芦[8]脲，以1：1化学计量比在水中有序地组装形成超分子聚合物，突破性地实现了纯有机超分子聚合物在水相中稳定发射室温磷光（见下图）。通过核磁共振氢谱滴定实验，确认了客体分子的包结位置是末端磷光团部分，并且通过等温滴定量热实验，发现主客体的包结常数高达10⁶数量级。这种磷光团与大环主体空腔的紧密结合抑制了客体基团的自由转动和振动，并且一定程度上创造出隔绝了水中溶解氧的微环境，从而实现在水溶液中成功诱导出绿色的室温磷光发射。在扫描电子显微镜中清晰观察到微米级长度的螺旋纳米带，这确认了超分子聚合物的形成。随后通过不断将大环主体水溶液滴定到纯客体水溶液，探究组装过程中的光物理性能变化，发现随着主体的不断加入，本身客体分子的荧光不断减弱，而组装体的绿色磷光不断增强，最后基本实现从客体分子的纯荧光到组装体的纯磷光的转变。
从扫描电镜中观察到的螺旋纽带，推断客体分子的手性在组装过程中被传递到超分子聚合物中并放大表现为螺旋手性。通过进一步合成出一对互为对映异构体的客体分子，分别与葫芦[8]脲组装得到超分子聚合物，并对其进行圆二色和圆偏振荧光光谱表征，观察到互为镜像对称的圆二色中的特征吸收带和圆偏振荧光中的特征发射带，以及在扫描电镜中观察到相反方向的手性螺旋均证实了上述推断。相关结果在线发表在Science China Chemistry。文章通讯作者为华东理工大学马骧教授，第一作者为博士生许晨。详见：Chen Xu, Chenjia Yin, Wenjun Wu, Xiang Ma*. Tunable room-temperature phosphorescence and circularly polarized luminescence encoding helical supramolecular polymer. Sci. China Chem., 2021, doi: 10.1007/s11426-021-1104-9

原文链接：
https://www.sciengine.com/publisher/scp/journal/SCC/doi/10.1007/s11426-021-1104-9?slug=fulltext

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